Coalescencia de microhuecos

Imagen SEM de coalescencia de microhuecos observada en una superficie de fractura dúctil de 6061-T6 Al

La coalescencia de microhuecos ( MVC ) es un mecanismo de fractura microscópica de alta energía que se observa en la mayoría de las aleaciones metálicas y en algunos plásticos de ingeniería .

Morfologías de la superficie de fractura MVC para fallas a) por tensión, b) por corte y c) por flexión

Proceso de fractura

El MVC se produce en tres etapas: nucleación, crecimiento y coalescencia de microhuecos. La nucleación de microhuecos puede ser causada por el agrietamiento de partículas o por una falla interfacial entre las partículas de precipitado y la matriz. Además, los microhuecos a menudo se forman en los límites de grano o inclusiones dentro del material. ^{[1] [2]} Los microhuecos crecen durante el flujo plástico de la matriz y se fusionan cuando los microhuecos adyacentes se unen o el material entre los microhuecos experimenta un estrechamiento . La coalescencia de microhuecos conduce a la fractura. ^[3] Las tasas de crecimiento de huecos se pueden predecir asumiendo plasticidad continua utilizando el modelo Rice-Tracey: ^{[2] [4]}

${\displaystyle \ln \left({\frac {\bar {R}}{R_{0}}}\right)=\int \limits _{0}^{\epsilon _{q}}A\left({\frac {3\sigma _{m}}{2\sigma _{ys}}}\right)d\epsilon _{v}^{p}}$

donde es una constante típicamente igual a 0,283 (pero que depende de la triaxialidad del esfuerzo), es el límite elástico , es el esfuerzo medio , es la deformación plástica de Von Mises equivalente, es el tamaño de partícula, y producido por la triaxialidad del esfuerzo: ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle \sigma _{ys}}$ ${\displaystyle \sigma _{m}}$ ${\displaystyle \epsilon _{q}}$ ${\displaystyle R_{o}}$ ${\displaystyle {\bar {R}}}$

${\displaystyle {\bar {R}}={\frac {R_{1}+R_{2}+R_{3}}{3}}}$

Morfologías de la superficie de fractura

La MVC puede dar lugar a tres morfologías de fractura distintas en función del tipo de carga en el momento de la rotura. La carga de tracción da lugar a hoyuelos equiaxiales, que son depresiones esféricas de unos pocos micrómetros de diámetro que se unen de forma normal al eje de carga. Las tensiones de corte darán lugar a hoyuelos alargados, que son depresiones parabólicas que se unen en planos de máxima tensión de corte. Las depresiones apuntan hacia el origen de la grieta, y la rotura influida por el corte producirá depresiones que apuntan en direcciones opuestas en superficies de fractura opuestas. La combinación de tensión y flexión también producirá la morfología de hoyuelos alargados, pero las direcciones de las depresiones estarán en la misma dirección en ambas superficies de fractura.

Referencias

1. Askeland, Donald R. (enero de 2015). La ciencia y la ingeniería de los materiales . Wright, Wendelin J. (séptima edición). Boston, MA. pp. 236–237. ISBN 978-1-305-07676-1.OCLC 903959750  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )
2. Soboyejo, WO (2003). Propiedades mecánicas de materiales de ingeniería . Marcel Dekker. págs. 393–394. ISBN 0-203-91039-7.OCLC 54091550  .
3. Hertzberg, Richard W. Mecánica de deformación y fractura de materiales de ingeniería, cuarta edición . John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, NJ: 1996.
4. Integridad estructural integral. Milne, I., Ritchie, RO, Karihaloo, BL (1.ª ed.). Ámsterdam: Elsevier/Pergamon. 2003. págs. 186-192. ISBN 978-0-08-049073-1.OCLC 190802556  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: otros ( enlace )